DE112016000224T5 - Method of forming hollow parts of complicated cross-section - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Formen von Hohlteilen mit kompliziertem Querschnitt offenbart. In diesem Verfahren wird der Bereich des Rohrrohlings zuerst einer Biegeverformung bedingt durch den Innendruck und das Biegemoment ausgesetzt, das durch Aufsetzen des oberen Formwerkzeugs erzeugt wird, und dann komprimiert, um mit Hilfe des Innendrucks geformt zu werden. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt den Umformschritt bei erhöhtem Druck nicht, es kann aber ein Hohlteil mit kompliziertem Querschnitt schaffen, das unter einem geringen Druck geformt wird, und löst das technische Vorurteil, dass das konventionelle Verfahren zum Formen von Teilen dieser Art einen Ultrahochdruckgenerator benötigt.A method of forming hollow parts of complicated cross section is disclosed. In this method, the portion of the tube blank is first subjected to bending deformation due to the internal pressure and the bending moment generated by fitting the upper die, and then compressed to be formed by the internal pressure. The method of the present invention does not need the forming step at elevated pressure, but can provide a hollow part of complicated cross-section molded under a low pressure, and solves the technical prejudice that the conventional method of molding parts of this kind requires an ultrahigh-pressure generator.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formverfahren, insbesondere ein Verfahren zum Formen eines Hohlteils mit kompliziertem Querschnitt, auf dem Gebiet der industriellen Fertigung.The present invention relates to a molding method, particularly to a method of molding a hollow part having a complicated cross section in the field of industrial manufacture.
HintergrundtechnikBackground Art
Da Energiekrisen und Umweltprobleme zunehmend an Bedeutung gewinnen, erhält Automobilbeleuchtung mehr und mehr Aufmerksamkeit. Vor diesem Hintergrund ist das Hydroformverfahren in den Vordergrund getreten und wird weitgehend eingesetzt, um ein Hohlteil mit kompliziertem Querschnitt eines Kraftfahrzeugs zu formen. Bei dem Hydroformverfahren wird ein Rohrrohling in einem Formwerkzeug dazu veranlasst sich auszudehnen, um in engen Kontakt mit den Innenflächen des Formwerkzeugs zu kommen, indem die Innenseite des Rohrrohlings mit einem sehr hohen Innendruck beaufschlagt wird und dabei ein Hohlteil mit kompliziertem Querschnitt zu formen. In der Praxis weist dieses Verfahren jedoch die folgenden Nachteile auf, die zu hohen Produktionskosten führen:
- 1. starke Abhängigkeit von einem Ultrahochdruckgenerator;
- 2. erforderlicher Formdruck kann mehr als 100 MPa betragen, für manche Hohlteile mit scharfen Kanten sogar mehrere 100 MPa, was die Produktionseffizienz aufgrund der langen Rücklaufzeit von Ultrahochdruck stark reduziert; und
- 3. erfordert aufgrund des hohen Formdrucks sehr große Geräte.
- 1. strong dependence on an ultrahigh pressure generator;
- 2. required mold pressure can be more than 100 MPa, for some hollow parts with sharp edges even several 100 MPa, which greatly reduces the production efficiency due to the long reflux time of ultra-high pressure; and
- 3. requires very large equipment due to the high mold pressure.
Basierend auf diesen besteht die vorliegende Erfindung darin, ein neues Formverfahren bereitzustellen, das den Verformungsmodus ändert, die übermäßige Abhängigkeit von Ultrahochdruck überwindet und dadurch Ziele einer erhöhten Produktionseffizienz und reduzierter Kosten erreicht.Based on these, the present invention is to provide a novel molding method which changes the deformation mode, overcomes the excessive dependence on ultra-high pressure, and thereby achieves goals of increased production efficiency and reduced cost.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Zur Lösung der oben aufgeführten Probleme stellt die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zum Formen eines Hohlteils mit kompliziertem Querschnitt bereit.To solve the above-mentioned problems, the present invention provides a novel method for molding a hollow part having a complicated cross section.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Hohlteils mit kompliziertem Querschnitt, wobei:
- 1) Querschnittsumfänge des Hohlteils analysiert werden, um den kürzesten und längsten Querschnittsumfang zu ermitteln, wobei der Querschnitt mit dem kürzesten Umfang als Querschnitt A bezeichnet wird und der Querschnitt mit dem längsten Umfang als Querschnitt B bezeichnet wird;
- 2) ein Rohrrohling, dessen Querschnittsumfang, bezeichnet als „L“, der nicht länger als der des Querschnitts B des Hohlteils sein sollte, ausgewählt wird;
- 3) ein Formwerkzeug C, ein Formwerkzeug D und zwei Dichtstempel in Übereinstimmung mit der Form des Hohlteils gestaltet werden, was gleich oder ähnlich zum Stand der Technik ist und daher hierin nicht im Detail beschrieben ist;
- 4) der Rohrrohling in das Formwerkzeug D angeordnet wird, wodurch Enden des Rohrrohlings durch Dichtstempel abgedichtet sind und anschließend das Innere des Rohrrohlings mit einem fluiden Medium gefüllt wird;
- 5) das Formwerkzeug C in Richtung auf das Formwerkzeug D bewegt wird, so dass das Formwerkzeug C den Rohrrohling berührt;
- 6) der Innendruck des Rohrrohlings auf p1 eingestellt wird;
- 7) die Bewegung des Formwerkzeugs C in Richtung auf das Formwerkzeug D fortgesetzt wird, wobei ein Biegemoment M dadurch am Rohrrohling anhand der kombinierten Kraft-Aktionen der Formwerkzeuge und des Innendrucks erzeugt wird, wobei das Biegemoment M ermöglicht, dass die Querschnitte des Rohrrohlings einer Biegeverformung ausgesetzt werden und sukzessive in engen Kontakt mit Innenflächen der Formwerkzeuge C und D kommen;
- 8) der Innendruck des Rohrrohlings auf p2 eingestellt wird, wenn der Rohrrohling am Querschnitt A im engen Kontakt mit 80 % bis 100 % der Innenflächen der Formwerkzeuge C und D ist; wobei p2 größer als ein Druck sein sollte, der zum Unterdrücken von Faltenbildung beim Formverfahren erforderlich ist, jedoch kleiner als ein Druck zum Umformen des Rohrrohlings, wobei Rechenmethoden für die zwei Drücke gleich oder ähnlich zum Stand der Technik sind und daher hierin nicht im Detail beschrieben sind;
- 9) die Bewegung des Formwerkzeugs in Richtung auf das Formwerkzeug D fortgesetzt wird, bis der Rohrrohling an dem Querschnitt B im engen Kontakt mit sämtlichen Innenflächen der Formwerkzeuge C und D ist; wobei während dieses Vorgangs Seitenwände (LL und RR) des Rohrrohlings einer Druckverformungen mit Hilfe des Innendrucks p2 des Rohrrohlings an dem Querschnitt A ausgesetzt werden; und wobei der Rohrrohling an den anderen Querschnitten zuerst einer Biegeverformung anhand der kombinierten Kraft-Aktionen der Formwerkzeuge und des Innendrucks und dann Druckverformung ausgesetzt wird, während das obere Formwerkzeug gesenkt wird, nachdem der Rohrrohling mit 80 % bis 100 % der Innenflächen der Formwerkzeuge im Kontakt ist;
- 10) der Dichtstempel entnommen wird, um die Dichtung des Rohrrohlings aufzuheben;
- 11) das Formwerkzeug C entfernt wird, so dass das geformte Hohlteil entnommen werden kann; und
- 12) das geformte Hohlteil entnommen wird und anschließend das fluide Medium darin beseitig wird
- 1) cross-sectional circumferences of the hollow portion are analyzed to determine the shortest and longest cross-sectional perimeter, the shortest-circumference cross-section being referred to as cross-section A and the longest-circumference cross-section being referred to as cross-section B;
- 2) a pipe blank whose cross-sectional circumference, denoted as "L", which should not be longer than that of the cross-section B of the hollow part, is selected;
- 3) a mold C, a mold D, and two sealing punches are made in conformity with the shape of the hollow part, which is the same or similar to the prior art and therefore not described in detail herein;
- 4) the tube blank is placed in the mold D, whereby ends of the tube blank are sealed by sealing stamps and then the interior of the tube blank is filled with a fluid medium;
- 5) the mold C is moved towards the mold D so that the mold C contacts the pipe blank;
- 6) the internal pressure of the tube blank is set to p1;
- 7), the movement of the mold C is continued in the direction of the mold D, wherein a bending moment M is thereby generated on the tube blank on the basis of the combined force actions of the molds and the internal pressure, wherein the bending moment M allows the cross-sections of the tube blank of a bending deformation be exposed and come successively in close contact with inner surfaces of the molds C and D;
- 8) the internal pressure of the tube blank is set to p2 when the tube blank at the cross section A is in close contact with 80% to 100% of the inner surfaces of the dies C and D; wherein p2 should be greater than a pressure required to suppress wrinkling in the molding process, but less than a pressure to reform the pipe blank, with calculation methods for the two pressures being the same or similar to the prior art and therefore not described in detail herein are;
- 9) the movement of the mold towards the mold D is continued until the pipe blank at the cross-section B is in close contact with all the inner surfaces of the molds C and D; during this process, side walls (LL and RR) of the pipe blank are subjected to compression set by means of the internal pressure p2 of the pipe blank at the section A; and wherein the tube blank at the other cross sections first undergoes bending deformation from the combined force actions of the dies and the internal pressure and then compression set is exposed while the upper mold is lowered after the tube blank is in contact with 80% to 100% of the inner surfaces of the molds;
- 10) the sealing punch is removed to lift the seal of the tube blank;
- 11) the mold C is removed, so that the molded hollow part can be removed; and
- 12) the shaped hollow part is removed and then the fluid medium is eliminated therein
Gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird der Bereich des Rohrrohlings zuerst einer Biegeverformung bedingt durch den Innendruck und das Biegemoment ausgesetzt, das durch Aufsetzen des oberen Formwerkzeugs erzeugt wird, und dann komprimiert, um mit Hilfe des Innendrucks geformt zu werden. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt keinen Ultrahochdruckgenerator, um den Innendruck weiter zu erhöhen, um den Rohrrohling umzuformen, es kann aber ein Hohlteil mit kompliziertem Querschnitt schaffen, das unter einem geringen Druck geformt wird, und löst das technische Vorurteil, dass das konventionelle Verfahren zum Formen von Hohlteilen dieser Art einen Ultrahochdruckgenerator benötigt. Das Verfahren ist nachvollziehbar sowie einfach gestaltet und weist eine hohe Produktionseffizienz auf. Ein mit diesem Verfahren geformtes Hohlteil ist exzellent in Eigenschaften, Form und Präzision. Daher weist das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen stark verkaufsfördernden Wert auf.According to the method of the present invention, the portion of the tube blank is first subjected to bending deformation due to the internal pressure and the bending moment generated by fitting the upper die, and then compressed to be formed by the internal pressure. The method of the present invention does not require an ultrahigh pressure generator to further increase the internal pressure to reform the tube blank, but can provide a hollow section of complicated cross section which is formed under a low pressure, and solves the technical prejudice that the conventional method of molding Hollow parts of this type requires an ultra-high pressure generator. The process is traceable and simple in design and has a high production efficiency. A hollow part formed by this method is excellent in properties, shape and precision. Therefore, the method of the present invention has a strong promotional value.
Figurenlistelist of figures
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1 ist eine schematische Ansicht der Form eines Hohlteils.1 is a schematic view of the shape of a hollow part. -
2 bietet eine erklärende Ansicht auf einen Schritt, in dem ein Rohrrohling in ein Formwerkzeug D platziert wird.2 provides an explanatory view on a step in which a tube blank is placed in a mold D. -
3 bietet eine erklärende Ansicht auf einen Schritt, in dem der Rohrrohling abgedichtet und mit einem fluiden Medium gefüllt wird.3 provides an explanatory view of a step in which the tube blank is sealed and filled with a fluid medium. -
4 bietet eine erklärende Ansicht auf einen Schritt, in dem ein Formwerkzeug C gesenkt wird um in Kontakt mit dem Rohrrohling zu kommen.4 provides an explanatory view on a step in which a mold C is lowered to come into contact with the tube blank. -
5 bietet eine erklärende Ansicht auf einen Schritt, in dem das Formwerkzeug C gesenkt wird bis der Rohrrohling in Kontakt mit 80 % bis 100 % der Innenflächen der Formwerkzeuge ist.5 provides an explanatory view of a step in which the mold C is lowered until the tube blank is in contact with 80% to 100% of the inner surfaces of the molds. -
6 bietet eine erklärende Ansicht auf einen Schritt, indem das Formwerkzeug C gesenkt wird bis der Rohrrohling in engem Kontakt mit 100 % der Innenflächen der Formwerkzeuge ist.6 provides an explanatory view of a step in which the mold C is lowered until the pipe blank is in intimate contact with 100% of the inner surfaces of the molds.
In diesen Figuren sind die Bezugszeichen (
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungenDetailed description of the preferred embodiments
Bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug zu den beigefügten Figuren im Detail beschrieben.Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
In einer Ausführung (
- 1) Querschnittsumfänge des Hohlteils (
1 ) analysiert werden, um den kürzesten und längsten Querschnittsumfang zu ermitteln, wobei der Querschnitt mit dem kürzesten Umfang als Querschnitt A bezeichnet wird und der Querschnitt mit dem längsten Umfang als Querschnitt B bezeichnet wird; - 2) ein Rohrrohling (
2 ), dessen Querschnittsumfang, bezeichnet als „L“, der nicht länger als der des Querschnitts B des Hohlteils (1 ) sein sollte, ausgewählt wird; - 3) ein Formwerkzeug C, ein Formwerkzeug D und zwei Dichtstempel (
5 ) in Übereinstimmung mit der Form des Hohlteils (1 ) gestaltet werden, was gleich oder ähnlich zum Stand der Technik ist und daher hierin nicht im Detail beschrieben ist; - 4) der Rohrrohling (
2 ) in das Formwerkzeug D angeordnet wird, wodurch Enden des Rohrrohlings (2 ) durch Dichtstempel (5 ) abgedichtet sind und anschließend das Innere des Rohrrohlings (2 ) mit einem fluiden Medium gefüllt wird; - 5) das Formwerkzeug C in Richtung auf das Formwerkzeug D bewegt wird, so dass das Formwerkzeug C den Rohrrohling (
2 ) berührt; - 6) der Innendruck des Rohrrohlings (
2 ) auf p1 eingestellt wird; - 7) die Bewegung des Formwerkzeugs C in Richtung auf das Formwerkzeug D fortgesetzt wird, wobei ein Biegemoment M dadurch am Rohrrohling (
2 ) anhand der kombinierten Kraft-Aktionen der Formwerkzeuge und des Innendrucks erzeugt wird, wobei das Biegemoment M ermöglicht, dass die Querschnitte des Rohrrohlings (2 ) einer Biegeverformung ausgesetzt werden und sukzessive in engen Kontakt mit Innenflächen der Formwerkzeuge C und D kommen; - 8) der Innendruck des Rohrrohlings (
2 ) auf p2 eingestellt wird, wenn der Rohrrohling (2 ) am Querschnitt A im engen Kontakt mit 80% bis 100 % der Innenflächen der Formwerkzeuge C und D ist; wobei p2 größer als ein Druck sein sollte, der zum Unterdrücken von Faltenbildung beim Formverfahren erforderlich ist, jedoch kleiner als ein Druck zum Umformen des Rohrrohlings, wobei Rechenmethoden für die zwei Drücke gleich oder ähnlich zum Stand der Technik sind und daher hierin nicht im Detail beschrieben sind; - 9) die Bewegung des Formwerkzeugs C in Richtung auf das Formwerkzeug D fortgesetzt wird, bis der Rohrrohling (
2 ) an dem Querschnitt B im engen Kontakt mit sämtlichen Innenflächen der Formwerkzeuge C und D ist; wobei während dieses Vorgangs Seitenwände (LL und RR) des Rohrrohlings einer Druckverformungen mit Hilfe des Innendrucks p2 des Rohrrohlings an dem Querschnitt A ausgesetzt werden; und wobei der Rohrrohling an den anderen Querschnitten zuerst eine Biegeverformung anhand der kombinierten Kraft-Aktionen der Formwerkzeuge und des Innendrucks und dann Druckverformung ausgesetzt wird, während das obere Formwerkzeug gesenkt wird, nachdem der Rohrrohling mit 80% bis 100 % der Innenflächen der Formwerkzeuge im Kontakt ist; - 10) der Dichtstempel (
5 ) entnommen wird, um die Dichtung des Rohrrohlings aufzuheben; - 11) das Formwerkzeug C entfernt wird, so dass das geformte Hohlteil (
1 ) entnommen werden kann; und - 12) das geformte Hohlteil (
1 ) entnommen wird und anschließend das fluide Medium darin beseitig wird.
- 1) cross-sectional circumferences of the hollow part (
1 ) are analyzed to determine the shortest and longest cross-sectional perimeter, the shortest-circumference cross-section being referred to as cross-section A, and the longest-circumference cross-section being referred to as cross-section B; - 2) a pipe blank (
2 ) whose cross-sectional circumference, denoted as "L", no longer than that of the cross-section B of the hollow part (1 ), is selected; - 3) a mold C, a mold D and two sealing punches (
5 ) in accordance with the shape of the hollow part (1 ), which is the same or similar to the prior art and therefore not described in detail herein; - 4) the tube blank (
2 ) is placed in the mold D, whereby ends of the tube blank (2 ) by sealing stamp (5 ) are sealed and then the interior of the tube blank (2 ) is filled with a fluid medium; - 5) the mold C is moved in the direction of the mold D, so that the mold C, the tube blank (
2 ) touched; - 6) the internal pressure of the tube blank (
2 ) is set to p1; - 7), the movement of the mold C is continued in the direction of the mold D, whereby a bending moment M thereby on the tube blank (
2 ) is generated based on the combined force actions of the molds and the internal pressure, wherein the bending moment M allows that the cross-sections of the tube blank (2 ) are subjected to bending deformation and come successively in close contact with inner surfaces of the molds C and D; - 8) the internal pressure of the tube blank (
2 ) is set to p2 when the tube blank (2 ) is at the cross-section A in close contact with 80% to 100% of the inner surfaces of the molds C and D; wherein p2 should be greater than a pressure required to suppress wrinkling in the molding process, but less than a pressure to reform the pipe blank, with calculation methods for the two pressures being the same or similar to the prior art and therefore not described in detail herein are; - 9), the movement of the mold C in the direction of the mold D is continued until the pipe blank (
2 ) at the cross section B is in close contact with all the inner surfaces of the dies C and D; during this process, side walls (LL and RR) of the pipe blank are subjected to compression set by means of the internal pressure p2 of the pipe blank at the section A; and wherein the tube blank at the other cross sections is first subjected to bending deformation from the combined force actions of the dies and the internal pressure and then compression set while the upper die is lowered after the tube blank contacts with 80% to 100% of the inner surfaces of the dies is; - 10) the sealing stamp (
5 ) is removed to lift the seal of the tube blank; - 11) the mold C is removed, so that the molded hollow part (
1 ) can be removed; and - 12) the molded hollow part (
1 ) and then removing the fluid medium therein.
In einer Ausführung ist das fluide Medium in Schritt
In einer Ausführung beträgt p1 in Schritt
In einer Ausführung ist der Rohrrohling in Schritt
In einer Ausführung ist der Rohrrohling in Schritt
Die vorliegende Erfindung kann folgende technische Effekte erzielen:
- 1. das erfindungsgemäße Verfahren benötigt den Umformschritt bei erhöhtem Druck nicht, kann das Hohlteil (
1 ) beim Schließen des Formwerkzeugs formen und weist dabei eine hohe Produktionseffizienz auf; - 2. der erforderliche Flüssigkeitsdruck bei dem Aufsetzformvorgang ist kleiner als der des Hydroformverfahrens, wodurch bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung die Abhängigkeit von einem Ultrahochdruckgenerator entfällt; und
- 3. beim Formen durch Aufsetzen, wird der Rohrrohling Biege- und Druckverformungen ausgesetzt. Unter diesem Verformungsmodus können Hohlteile (
1 ) mit einheitlicher Wandstärke und kompakten Strukturen erzielt werden und sogar aus Materialien geringer Plastizität Hohlteile (1 ) mit kompliziertem Querschnitt geformt werden.
- 1. the inventive method does not require the forming step at elevated pressure, the hollow part (
1 ) form when closing the mold and has a high production efficiency; - 2. the required liquid pressure in the Aufsetzformvorgang is smaller than that of the hydroforming process, whereby in the method of the present invention, the dependence on an ultra-high pressure generator deleted; and
- 3. when forming by placing, the tube blank is subjected to bending and compression deformations. Under this deformation mode hollow parts (
1 ) can be achieved with uniform wall thickness and compact structures, and even made of materials of low plasticity hollow parts (1 ) are formed with a complicated cross-section.
Die obige Beschreibung betrifft lediglich bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung und ist nicht zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung aufgeführt. Sämtliche Modifikationen und Änderungen, die nicht vom Umfang des Wesens der Erfindung abweichen, werden als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung angesehen.The above description relates only to preferred embodiments of the present invention and is not included to limit the present invention. Any modifications and alterations that do not depart from the scope of the invention are considered to be within the scope of the present invention.
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